自1979年石家庄召开“刑事技术预防专业工作会议”标志我国安防行业的诞生，至今已经过了30余年的发展，经历了起步阶段、发展阶段和壮大阶段。安防，从最早地应用于文博、银行等重点要害部门，发展为面向各行各业，更多地融入全社会乃至普通百姓的生活，特别是在2005年政府推动“平安城市”建设以来，安防更多地在大型城市联网报警系统建设中发挥着越来越重要的作用。

 

　　随着“平安城市”建设接近尾场，物联网、“智慧城市”的新概念和应用应运而生，对于安防行业来讲，将面临新的商机和挑战。

 

　　智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新(创新2.0)环境下的城市形态。智慧城市基于物联网、云计算等新一代信息技术以及维基、社交网络、FabLab、LivingLab、综合集成法等工具和方法的应用，营造有利于创新涌现的生态。利用信息和通信技术(ICT)令城市生活更加智能，高效利用资源，导致成本和能源的节约，改进服务交付和生活质量，减少对环境的影响，支持创新和低碳经济。实现智慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民、以人为本持续创新，完成从数字城市向智慧城市的跃升。

 

　　（一）智慧城市应运而生体现出社会（公共）管理转变的多方面需求

 

　　提高社会(公共)管理水平的需求：在信息社会的环境下，综合信息系统成为基础平台，信息服务深化是必然。

 

　　社会结构扁平化的要求：信息化促进社会管理从树状结构向网状结构转变。

 

　　城市化进程的需求：城市化的定位，现代城市功能、管理的新概念。

 

　　新工业革命的标志：现代（高端）制造业和现代服务业。

 

　　智能建筑必然走向智慧城市的需求：建筑的智能化必须在城市的环境下规划,资源的配置不能孤立的考虑。

 

　　二、安防应用的转变与发展

 

　　在智慧城市建设的号召下，安防正在更多地融入智慧城市，并且服务于智慧城市。安防技术正在从经典向现代转变，其中共性的技术——特别是视频技术，正在进入公共安全领域，服务智慧城市。信息技术发展的趋势，促使安防技术为智能城市提供技术支撑，借助技术融合的核心、服务性、开放性成为社会管理的平台的一部分，成为智能建筑、智慧城市的重要（功能）组成；智慧城市将成为助推安防行业发展的新旗帜。

 

　　（一）安防技术正在从经典向现代转变

 

　　体现于系统的数字化、网络化和智能化的过程中，视频监控是核心，图像技术是箭头。

 

　　实现转变的标志是：

 

　　信息流：模拟（视频信号）转变为数字流；

 

　　系统结构：单功能、单向、集总式转变为综合、交互、分布式的架构；

 

　　系统功能：（图像）信息的机器（自动）解释；

 

　　系统设备：前端管理为主转变为（图像）信息处理为核心。

 

　　（二）经典视频监控系统向现代视频监控系统转变

 

　　经典视频监控系统是指以摄像机为核心，在整个过程中、对摄像机产生的视频信号基本上不作任何处理，最后通过人的观察（目视解释）来获取图像的有用信息。

 

　　现代视频监控系统是以图像探测和图像处理为核心，通过图像信息的自动解释，极大地提高系统对图像信息的利用水平。

 

　　经典视频监控是人视觉的延伸；现代视频监控就是人的思维（大脑）的扩展。

 

　　（三）“三化”成为转变的标志

 

　　视频监控的数字化、智能化、网络化：

 

　　数字化、二十一世记的特征、人类对客观事物的认识和表达的升华，是电子技术发展的必然，视频监控亦是如此。数字化是智能化和网络化的前提。

 

　　智能化、与时俱进的概念，在不同的时期和技术条件下有不同的含义。自动化最高境界：自主、优化的调节和准确、协调的互动。图像系统智能化的标志是图像信息的自动（机器）解释。

 

　　网络化、系统结构的变化，从集总向分布过渡；系统由封闭（专用）向开放（服务）转化；由固定设置向自主生成转变。利用公共信息网络来构成系统成为趋势。

 

　　“三化”是监控技术正在发生或即将发生的变化，是有目共睹的，又是当今各种技术发展的共同趋势。符合当今技术融合的大趋势，促进视频监控与信息、通信及家电等技术的融合；促进安全服务体系的发展和完善。高清、视频监控系统（图像技术）发展的必然趋势，广播电视的高清化带动了视频监控的高清化。视频监控始终追求得到更丰富的图像信息，特别是分辨图像细节的能力。高清摄像机产品化，但传、录、转、显还没形成完整体系（配套）。

 

　　“三化”加高清成为现代视频监控系统的特征。

 

　　(四)安防融入智慧城市是信息系统发展的必然趋势

 

　　1.信息系统的发展趋势

 

　　技术融合，科技发展的大趋势。信息技术是箭头，三网合一是典型，（融合不是消融，不是消亡）。

 

　　安防等社会管理系统的本质是信息系统，必将与信息技术、公共安全、信息安全、智能建筑等集成、融合为一体，成为这些技术体系中本源的部分。

 

　　安防技术本身的融合。

 

　　从现实世界走向虚拟世界。

 

　　技术融合的核心是图像技术，系统集成的核心是视频监控。

 

　　在应用领域，系统开放性、信息综合分析、资源共享，多功能系统的集成等也是技术融合的表现。

 

　　2.通用化产品实现专业化服务

 

　　应用技术发展的趋势，从“专业化的产品”逐步向“通用化产品、专业化服务”转变。

 

　　智能建筑、特征识别及各种系统的增值服务是典型实例。

 

　　应用系统将从以硬件为核心向以软件为核心转变（产品软化），“中间件”扮演重要的角色。

 

　　中间件(middleware)的基本概念可直观地理解为：位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务；是承上启下的应用支撑平台，解决系统间的互操作、数据交换以及相关的分布性、可靠性、安全性等问题；实现各类信息资源之间的关联、整合、协同、互动和按需服务。

 

　　RFID（物联网）产业化是国家正在大力推动的重大项目，中间件技术起着关键的作用。

 

　　视频监控也正在向这个方向发展。

 

　　目前、市场上的监控管理软件、监控系统平台、软接警平台及应用服务器都有属于中间件产品。

 

　　开放性的服务体系（平台），社会（公共）管理的趋势，信息服务业的趋势，如、物联网与云技术等。

 

　　技术支撑平台的概念，提供按需服务；

 

　　软件服务化，开源软件（私有），群包（外包）；

 

　　新工业革命的概念（再工业化），高端制造+技术服务（信息服务业）。

 

　　软件是我国信息（安防）行业最薄弱，又是技术附加值最高之部分。顺应趋势，促进产业结构调整，改变“重硬轻软”和“硬强软弱”的状况。完善行业产业链，产生系统集成商。

 

　　集成商是智慧(平安)城市建设的骨干，核心产品是软件。

 

　　规模经济的制造商在硬产品生产的同时，加强软件的开发、生产。同时、一些电信、IT企业进入智慧（平安）城市领域。

 

　　世纪初，国际安防大整合，大企业通过收购，形成全线的产品、全面的解决方案。

 

　　网络化是电信、IT企业进入安防领域，更准确地说是进入公共安全或社会管理领域的切入点，是顺势而为。

 

　　平安（智慧）城市等大型系统建设为此提供了机会。

 

　　在上述趋势带动下，安防服务的概念和体系将发生变革；产生智慧城市的完整概念，系统结构和技术体系。

 

　　三、智慧城市的基本架构

 

　　智慧城市是以综合信息系统为基础平台，集成各公共管理信息系统，联网各（建筑）独立信息系统，实现城市资源的最优配置和调度，城市功能的实时感知、准确辨识、快速响应、有效控制、及时改善”。效率（节能）、舒适（通畅、环保）和安全（所有风险）。

 

　　其中，物联网是一种有效的服务平台，云技术是主要的技术平台。视频技术是系统集成的核心，是实现真正物联网的关键，智能监控则是目前最关切的技术。

 

　　智能化是与时俱进的概念，是自动化的最高境界，表现为系统自主、优化地调节和准确、协调地互动。分三个层次：系统遥控、编程控制和自主动作。

 

　　视频监控智能化主要表现于三个方面：

 

　　1.系统功能控制与联：通过遥控来进行功能调节，如摄像机PTZ等；通过编程来实现自动控制，如云台自动转、自动扫描、图像预置位等；根据对图像的检测或分析实现自主、优化的调节。如自动光圈、目标的自动跟踪等。

 

　　2.图像信息的自动解释：充分发挥信息量大的特点，提高信息利用水平。图像信息自动解释是必由之踮。个体身份识别，已有许多技术和产品应用，如指纹识别、人脸识别来等；通过对图像的分析，发现异常状态来产生报警等、但这些技术和产品受环境因素的限制较大，在通常视频监控环境中，成熟性和实用还较低，特别是在多目标和复杂背景时。在监控环境下，实现图像信息的自动解释是视频监控系统智能化的关键技术，是科研的重点和热点。

 

　　3.系统自适应、自诊断、友好的界面：系统对环境的自适应、对故障的自论断，以及友好的人机交互界面也是系统智能化的内容。它涉及系统控制、故障检测等多个方面，主要是对图像质量的监测、系统及设备工作状的监测；友好的界面可提高系统效率，便于系统集成。几个方面以图像信息的自动解释最为重要和最为引入关注，它关系图像系统最核心的问题——图像信息的利用水平。可以说：图像信息自动解释是监控系统智能化的标志，是现代视频监控的基本特征。

 

　　视频监控智能化的途径：

 

　　即图像信息自动解释的两个基本途径，一是图像识别，主要利用图像信息的空间分辨能力，实现个体的身份认证。通过对一帧图像中指定目标的特征识别，实现个体身份认证，典型的实例是人脸识别。研究证明，人的行为也是一种生物特征，如步态，眼部动作等。对行为的分析可以用于个体的识别。它是分析一段图像序列来进行个体身份的认证。无论什么方式，图像识别都要求两个基本条件，一是定义特征、一是建立一定数量的样本数据库。定义特征，选择具有唯一性和相对稳定的特征来表示个体，如用人脸上的标志点来形成特征矢量。样本数据库，按特征的定义采集一定数量（根据应用）的样本特征，建立样本库。图像识别的基本工作方法是：将现场采集的目标特征数据与样本库中的数据进行比对。要求现场采集的特征数据和样本库数据具有相（可比）性。因此、必须建立一个适当限定的应用环境。个体身份认证是安全系统最迫切的要求，已有了初步应用，主要有以下两种方式：验证，即识别监控目标，确认目标的身份及正在发生行为的合法性。是安防系统的基本功能和典型应用。识别，即将现场采集的特征与样本库进行比对，确定目标的身份，以发现事件的相关线索。系统要建立海量的样本数据库。侦察工作的典型应用方式。通常的视频监控系统达不到上述应用的环境条件。图像识别系统包括：图像输入、图像预处理、特征提取和特征比对（识别）等技术环节和设备。在适当控制的环境下，针对移动目标实时地运行，处理静止摄像机可能产生的目标大小、角度及光照效果不同的图像；并在非最佳条件下进行识别，处理由年龄、表情、配饰（眼镜、帽子）及伪装（化妆）造成图像的差异。系统必须采用适当的图像输入方法和预处理技术，以保证特征有效地提取，样本的生成和数据库的建立。图像识别的方法基本上分为统计方法和结构分析两类，前者是以数学决策理论为基础，建立统计学的识别模型，指纹、掌形的识别多采用这种方法。特点是稳定、但很少利用图像本身的结构关系。

 

　　二是图像内容分析、主要是利用图像信息的时间分辨能力，理解图像，进行目标行为的分析。监控系统智能化的途径。图像内容分析是切入点。图像内容分析，自主地定义（简单）特征、不与原始输入相对比；通过目标状态和行为的分析，理解图像内容（判断正常/不正常、预测趋势）；通过图像关联，实现目标的识别。图像内容分析分为两个层次：

 

　　视频探测，模拟电视技术中就已得到了应用。在一幅图像上开一个窗口，检测其亮度电平的变化，就可以实现探测。通过对一系列窗口的监测，就可以实现运动探测。但它不是真正的视频探测，因为不能确定目标。在数字视频基础上，首先确认图像中的探测目标，然后再进行其行为的分析，判断图像中是否出现“不正常”情况，及时提示、警告，记录、传送警情（图像）。提高实时监控的效率，避免重要信息的遗漏。真正的视频探测，准确地判断事件，是真实探测。视频探测非常适于空间多维探测和多参数探测，同时处理来自不同方位摄像机的图像信号，可到对做目标多方位的监控；实现对特定空间和目标的完全封闭。

 

　　视频语义解释，阅读一段图像，理解图像的内容，并表述出来，它描述的不是图像本身，而是图像的结构及表现的内容、情节，既视频语义。根据语义可以对图像信息进行标引，在记录图像的同时，生成镜像的标引文件，然后通过标引文件对存贮信息进行快速和准确的检索；或实现按事件记录图像信息和以事件为特征检索。进而实现图像信息间的关联，图像与声音、图形、文本之间的关联。是图像信息深化应用、多媒体关联的前提。图像内容分析研究分四个阶段，产品和应用也分四个层面；一、将（运动）目标从视频图像中分离出这来。并能在简单环境下（单目标、背景单纯）对目标分类；在简单环境下对目标进行行为分析，判定其运动的方向、方式、目标的复合或离散，发现和告警异常的行为；产生目标的运动轨迹，并能进行目标的自动跟踪；目标的统计、关联、过滤、趋势预测等。在复杂环境（既通常视频监控环境）下实现上述功能，并实现(单源、多源)图像的关联。实现视频语义的解析，通过对一个图像序列的理解，做出视频语义解释。目前已有了一些成果，但尚不具实用性。

 

　　第三个阶段是实用性的关键，目前大多数产品还达不到。

 

　　视频语义解释是内容分析的最高境界，表明机器具有与人一样理解图像的能力，并具有人不能达到的效率。图像结构和内容的描述还需目视解释帮助。

 

　　前三阶段可称为视频的半语义解释。主要是判断图像中是否出现了不正常的情况，还不能准确、充分地理解图像内容。综上所述，智能监控的主要课题有视频探测、图像识别和视频语义解释，也是物联网亟待突破的技术。视频监控智能化是逐步发展的过程，不会一蹴而就，也没有终极结果，要经过不断的技术积累，特别是关键技术的突破。视频监控智能化已经实现的观点是不正确的，希望它能解决目前监控系统的所有问题和不足也不现实。但许多技术和产品已初露端倪，在一定环境下，可以得到较好的效果，应积极选择合适的环境，开展智能技术的应用。

 

　　只有应用才能剌激市场的需求，才能发现需要解决的问题，有力地推动技术的提高和完善。

 

　　四、应用于智慧城市的主流安防产品与技术

 

　　在智慧城市建设过程中，越来越多的安防产品和技术发挥着重要作用，从主流产品和技术应用看，主要包括以下几类：

 

　　（一）IPC（网络摄像机）

 

　　IPC是网络监控系统中的主要设备，有些知名厂家给它的新定义，为智能监控带来了有益的启示。摄像机，产生图像信息的设备；IPC，产生数字流图像信息的设备。IPC的新定义：产生图像信息和增值信息的设备。

 

　　增值信息包括：图像质量信息，图像散焦、照度不足、图像（镜头）被污等造成的图像质量劣化；图像探测信息，图像内容分析的功能，发现图像的不正常情况，发出相关（报警）信息；设备状态信息，IPC状态及网络环境的监测，对故障进行自诊断，对环境能自适应，并发出相关信息。

 

　　具备了这些功能，IPC具有了智能，成为智能监控系统的基本（最小）单元。更有新意的是，IPC时的增值信息可以传递给相邻IPC，实现IPC之间、与监控目标之间的互联和真实的感知与互动，这就是传感网。如实现多个IPC对监控目标的跟踪；全方位IPC对固定IPC发现目标的自动跟踪等。这样的系统是真正的物联网。所以说：视频监控智能化是构建物联网的关键技术；IPC是构成物联网的重要单元。

 

　　（二）主要攻关技术方向

 

　　传感网构成，传感器互联、MEMS，实现真实感知、互动；

 

　　标签、RF系统设计，嵌入（本质识别）、定位、通信；

 

　　移动介质，数据格式、加密，自组织通信；

 

　　移动通信应用，NFC、移动设备互相识别，自组织系统；

 

　　图像技术的应用，IPC互联、与其它传感器的互联、智能

 

　　监控，视频探测、图像识别、语义解释；

 

　　开放性服务平台构建，技术支撑层、系统自诊断、自适应、

 

　　可视化界面；中间件、安全策略、系统软件；

 

　　物联网应用，智慧地球、电子交易等。

 

　　（三）视频监控系统的主要模式

 

　　在智慧城市（大型监控）系统主要有以下几种的模式：

 

　　电信，公共信息系统的增值服务。监控中心是大客户端，可设存贮和系统控制。提供业务、运行、维护和技术升级的全面服务，典型系统是电信的全球眼。

 

　　IT，在网络环境，设置一系列服务器(物理/逻辑)，实现网管、媒体、视频、存贮、安全等功能。GB/T28181就是这种模式。IT企业提出了技术方案，并开发专用设备（交换、服务）。

 

　　两种模式实质是相同的，均为网络视频，由此可看出，IT进入安防是自然之事，是有技术基础的。

 

　　（四）数字化系统的构成

 

　　信源：模拟摄像机加服务器（编码+网关）；

 

　　模拟摄像机加DVR，通过DVR网口传送压缩编码信号。

 

　　数字摄像机：输出压缩、非压缩编码，或多码流；

 

　　IPC（网络摄像机），内置编码+网关（TCP/IP）。

 

　　适于局域网，PC浏览器观看，VGA上墙显示。

 

　　网络：互联网或其它公共网络，专网、以太网。

 

　　网络互联、系统互操作、数据互通（解码）。

 

　　系统设备：服务器实现交换、解码、分析、控制；显示、存贮，大屏、图像组合，NVR、SAN等。

 

　　数字监控是典型的信息系统与传统监控有很大的变化。

 

　　（五）高清产品与技术要求

 

　　借用广播电视概念，应用电视摄像机不断地提高分辨图像细节的能力，与广播电视的清晰度有一定的差别。

 

　　高分辨摄像机，扫描格式不变，水平分辨率达600-700TVL、960H，又称模拟高线；

 

　　大像素摄像机，摄像器件像素数130万、500万，甚至更高，输出标清视频，在电子变焦（拍摄局部图像）时，有很高的分辨率，与标清完全互换。若帧率低，则属数码相机的范畴。

 

　　高清电视摄像机，图像水平、垂直分辨率加倍；亮、色分离（标清频谱交错复合）；宽幅型比16：9，大屏幕。

 

　　扫描制式、基带信号与标清不同，两者不兼容、不互换。

 

　　综上所述，安防是智慧城市的组成部分，在信息时代大发展的趋势下，安防的产品和技术与智慧城市有共通之处，这些产品和技术的应用与发展，加速了安防与智慧城市的大融合；同时，智慧城市建设步伐的加快，对安防行业的发展也带来了机遇与挑战，一方面需要更多的安防产品和技术的应用；同时，也对这些产品和技术提出了更高的要求，成为助推安防行业发展的双刃剑！